CN111482465A

CN111482465A - 一种板带材的板形控制方法和装置

Info

Publication number: CN111482465A
Application number: CN202010187705.4A
Authority: CN
Inventors: 李�杰; 蒋晓云; 宋贺飞; 史鸿晓; 郭飞; 尤瑞瑞; 樊景阳; 李甫; 杨光; 李应涛; 常少丽; 王竹青; 周文娟; 杨红宾; 张红亮; 马佳响
Original assignee: Luoyang Heyuan Control System Co ltd
Current assignee: Luoyang Heyuan Control System Co ltd
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-08-04

Abstract

本发明公开了一种板带材的板形控制方法和装置，应用于包括热轧机和冷轧机的板带材生产系统中，该方法包括：根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，所述横向厚度数据是基于配置在所述热轧机中的凸度仪获取的；根据所述热轧辊缝修正量确定热轧修正量；根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，所述板形数据是基于配置在所述冷轧机中的板形仪获取的；根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量；根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制，从而进一步提高了板带材的板形控制的控制效率。

Description

一种板带材的板形控制方法和装置

技术领域

本申请涉及板带材生产领域，更具体地，涉及一种板带材的板形控制方法和装置。

背景技术

板带材是宽厚比很大的矩形断面金属材料，主要用轧制方法生产，其广泛用于桥梁、船舶、建筑、压力容器、汽车制造、家电等与我们生活息息相关的行业。

随着AGC(automatic gauge control，自动厚度控制)系统在板带轧机上的广泛应用，板带材的纵向厚度精度得到了显著提高，相比之下，板形和凸度问题变得日益突出。板形通常是指板带材的平直度，凸度则是指板带材的横向厚差。板形理论和生产经验均表明，板带材的凸度实质上取决于热轧，并直接影响着冷轧阶段的板形质量。然而由于凸度的遗传性，对于冷轧而言，在获得良好板形的同时又要求对带材凸度做出一些改变是非常困难或几乎是不可能的。

现有技术中对于板形的控制一般通过弯辊等板型控制装置，无法在线检测调节后板带材的板形改善情况，仅能通过目测方法查看板形改善情况，这种控制方法对操作人员的经验水平及工作状态有较大的依赖性，限制了控制效率的进一步提高。

因此，如何进一步提高板带材的板形控制的控制效率是目前有待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种板带材的板形控制方法，应用于包括热轧机和冷轧机的板带材生产系统中，用以解决现有技术中板带材的板形控制的控制效率低的技术问题，该方法包括：

根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，所述横向厚度数据是基于配置在所述热轧机中的凸度仪获取的；

根据所述热轧辊缝修正量确定热轧修正量，所述热轧修正量具体包括弯辊修正量、轧辊倾斜修正量和喷淋冷却修正量；

根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，所述板形数据是基于配置在所述冷轧机中的板形仪获取的；

根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，所述冷轧修正量具体包括倾斜修正量、正弯修正量、负弯修正量、边部修正量和喷淋修正量；

根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制。

优选的，所述凸度仪为X射线凸度仪，在根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量之前，还包括：

确定所述X射线凸度仪中C架电机、伺服电机和对中电机已合闸；

移动所述C架电机至测量位；

开启所述X射线凸度仪的第一射线源、第二射线源和第三射线源；

根据与所述热轧板带材的合金牌号对应的合金补偿量进行合金补偿；

基于测量指令获取所述横向厚度数据。

优选的，在确定所述X射线凸度仪中C架电机、伺服电机和对中电机已合闸之前，还包括：

基于内部样片组和外部样片组制作所述X射线凸度仪的标准化曲线；

基于对所述合金牌号下的第一合金样片和第二合金样片的测量结果确定所述合金补偿量；

根据补偿系数对所述X射线凸度仪进行校对，所述补偿系数是根据预设标样厚度的测量值与标准化值确定的。

优选的，根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，具体为：

根据所述横向厚度数据确定中线厚度偏差数据、凸度数据和楔度数据；

根据所述中线厚度偏差数据、所述凸度数据和所述楔度数据确定所述热轧辊缝修正量；

其中，所述凸度数据具体为在所述热轧机上基于辊缝弯曲产生的机械板凸度，以及在所述热轧板带材上产生的与所述机械板凸度对应的带材板凸度。

优选的，所述板形仪中的测量辊包括多个测量区段，在根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量之前，还包括：

基于所述测量辊测量冷轧板带材在各所述测量区段的径向压力数据；

根据各所述径向压力数据、各预设窄带材的横截面积和包角获取所述板形数据，各所述预设窄带材在所述冷轧板带材上且与各所述测量区段对应。

优选的，根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，具体为：

基于测量补偿数据对所述板形数据进行补偿，确定补偿后板形数据，所述测量补偿数据具体包括张力补偿数据、板带对中补偿数据、楔形补偿数据、包角补偿数据、凸度补偿数据、温度补偿数据和合金补偿数据；

基于所述补偿后板形数据与所述预设目标板形数据的差值确定所述冷轧辊缝修正量。

优选的，其特征在于，根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，具体为：

基于最小二乘法和线性回归算法确定所述冷轧辊缝修正量对应的预设数学模型；

根据所述预设数学模型的一次项的线性分量确定所述倾斜控修正量；

根据所述预设数学模型的二次项的线性分量确定所述正弯修正量和负弯修正量；

根据所述预设数学模型的四次项的线性分量确定所述边部修正量；

根据所述预设数学模型的残余分量确定所述喷淋修正量。

相应地，本发明还提出了一种板带材的板形控制装置，应用于包括热轧机和冷轧机的板带材生产系统中，所述装置包括：

第一确定模块，用于根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，所述横向厚度数据是基于配置在所述热轧机中的凸度仪获取的；

第二确定模块，用于根据所述热轧辊缝修正量确定热轧修正量，所述热轧修正量具体包括弯辊修正量、轧辊倾斜修正量和喷淋冷却修正量；

第三确定模块，用于根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，所述板形数据是基于配置在所述冷轧机中的板形仪获取的；

第四确定模块，用于根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，所述冷轧修正量具体包括倾斜修正量、正弯修正量、负弯修正量、边部修正量和喷淋修正量；

控制模块，用于根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制。

相应地，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如上所述的板带材的板形控制方法。

相应地，本发明还提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如上所述的板带材的板形控制方法。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提出的一种板带材的板形控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例中X射线凸度仪C型架示意图；

图3示出了本发明实施例中制作标准化曲线画面示意图；

图4示出了本发明实施例中合金补偿画面示意图；

图5示出了本发明实施例中X射线凸度仪主页面示意图；

图6示出了本发明实施例中测量辊径向压力原理示意图；

图7示出了本发明实施例中板形测量控制信号流程示意图；

图8示出了本发明实施例中冷却控制原理示意图；

图9示出了本发明实施例中板形测量控制系统工艺泵控制画面示意图；

图10示出了本发明实施例提出的一种板带材的板形控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如背景技术所述，现有技术中板带材的板形控制的控制效率低。

为解决上述问题，本申请实施例提出了一种板带材的板形控制方法，应用于包括热轧机和冷轧机的板带材生产系统中，根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定的热轧辊缝修正量来确定热轧修正量；根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定的冷轧辊缝修正量来确定冷轧修正量；根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制，从而进一步提高了板带材的板形控制的控制效率。

如图1所示本发明实施例提出的一种板带材的板形控制方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤S101，根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，所述横向厚度数据是基于配置在所述热轧机中的凸度仪获取的。

具体的，热轧机为在再结晶温度以上轧制带材的轧机，热轧机的出口配置有测量板带材横向厚度数据的凸度仪，通过凸度仪对热轧机出口的热轧板带材进行测量获取横向厚度数据，在根据横向厚度数据可确定热轧辊缝修正量。

为保证获取准确的横向凸度数据，在本申请优选的实施例中，所述凸度仪为X射线凸度仪，在根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量之前，还包括：

移动所述C架电机至测量位；

基于测量指令获取所述横向厚度数据。

具体的，凸度仪包括同位素凸度仪和X射线凸度仪，同位素凸度仪信号噪音大，响应时间要比X射线凸度仪长，一般用于低速轧制；对某一具体的放射源来说其能量是固定的，对所测量的板带厚度范围有一定的限制；测量较大厚度带材时需要大剂量和高强度的同位素射线源，对人体存在潜在危害，通常用于检测厚度较小的板带材。而X射线凸度仪的辐射强度可通过改变X 射线管的电压来调节，因此可根据半袋的实际规格选择合适的强度，能适应多品种轧制，而且可以获得很高的测量精度，同时响应速度也较快，本实施例采用X射线凸度仪，其包括C架电机、伺服电机和对中电机，有第一射线源、第二射线源和第三射线源，由于不同的合金对X射线的吸收系数是不同的，因此在测量热轧板带材时还需要进行合金补偿，提高测量准确度，从而按以上步骤获取准确的横向厚度数据。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，本领域技术人员还可使用其他种类和结构的凸度仪，其他基于凸度仪获取横向厚度数据的方式均属于本申请的保护范围。

为进一步保证X射线凸度仪的测量准确性，在本申请优选的实施例中，在确定所述X射线凸度仪中C架电机、伺服电机和对中电机已合闸之前，还包括：

如上所述，内部样片组为X射线凸度仪中内置的样片组，外部样片组为 X射线凸度仪外部的样片组，外部样片组为同一合金，从薄到厚排列，基于内部样片组和外部样片组制作标准化曲线；不同的合金对X射线的吸收系数是不同的，取另一种合金的若干块外部标样进行标定，计算出相对标准曲线的补偿系数，存入控制器中。当要测量该种合金时，操作手只需输入合金号，就可以自动进行补偿，基于对所述合金牌号下的第一合金样片和第二合金样片的测量结果确定所述合金补偿量；X射线管及测量头的温飘和时飘是造成测量不准确的主要原因。校对功能是在正式测量前将接近目标厚度的标样测量一次，和作标准化时保存的值进行比较，计算出一个补偿系数，进行补偿，以克服温飘和时飘的影响。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他保证X射线凸度仪的测量准确性的方式均属于本申请的保护范围。

为获得准确的热轧辊缝修正量，在本申请优选的实施例中，根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，具体为：

如上所述，通过测量出的横向厚度数据可得出中线厚度偏差数据、凸度数据和楔度数据，可作为控制上需要的反馈信号。一般情况下轧机在轧制压力的作用下产生的辊缝弯曲称为机械板凸度，在机械板凸度下对应的带坯凸度称为带材板凸度。根据所述中线厚度偏差数据、所述凸度数据和所述楔度数据与对应的预设目标中线厚度偏差数据、预设目标凸度数据和预设目标楔度数据确定所述热轧辊缝修正量。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他根据所述横向厚度数据确定热轧辊缝修正量的方式均属于本申请的保护范围。

步骤S102，根据所述热轧辊缝修正量确定热轧修正量，所述热轧修正量具体包括弯辊修正量、轧辊倾斜修正量和喷淋冷却修正量。

具体的，根据热轧辊缝修正量确定了热轧机的热轧修正量，而热轧修正量要通过调节弯辊、轧辊倾斜和喷淋冷却实现，因此热轧修正量具体包括弯辊修正量、轧辊倾斜修正量和喷淋冷却修正量，弯辊修正量还可包括正弯修正量和负弯修正量。

步骤S103，根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，所述板形数据是基于配置在所述冷轧机中的板形仪获取的。

具体的，在冷轧机出口设置有板形仪，通过板形仪可测量冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据，通过板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量。

为保证获得准确的板形数据，在本申请优选的实施例中，所述板形仪中的测量辊包括多个测量区段，在根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量之前，还包括：

具体的，板型仪分为接触式和非接触式，接触式的板形仪信号检测直接，信号处理比较容易保真；测量精度高，可以达到±0.5I；而非接触式的处理精度仅能达到±2.0I，而且相对于接触式板形仪来说，非接触式技术要求高，难度大，增加了软件编写和调试费用。

本实施例中的板形仪为接触式板形仪，其中包括测量辊，在本申请的具体应用场景中，测量辊由实心钢轴组成，辊的四周安装了压力测量传感器，外部由钢环覆盖。测量传感器嵌在不同的测量压域内，沿着测量辊均匀分布。通过测量辊各个测量区测出带材张力作用在板形测量辊测量区上的径向压力与设定的带材平均张力比较，可以反映出带材的平直度。各个测量区段感应到径向压力的大小仅仅同这一区段上的窄带材的拉应力和包角有关。窄带材的横截面积是预设的，包角为恒定值，因此，根据各所述径向压力数据、各预设窄带材的横截面积和包角可获取准确的板形数据。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他基于板形仪获取板形数据的方式均属于本申请的保护范围。

为确定准确的冷轧辊缝修正量，在本申请优选的实施例中，根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，具体为：

如上所述，通过对板形数据进行补偿后，提高板形数据的准确度，在根据补偿后板形数据与所述预设目标板形数据的差值确定所述冷轧辊缝修正量。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量的方式均属于本申请的保护范围。

步骤S104，根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，所述冷轧修正量具体包括倾斜修正量、正弯修正量、负弯修正量、边部修正量和喷淋修正量。

具体的，根据冷轧辊缝修正量可确定冷轧机的冷轧修正量，冷轧修正量要通过倾斜修正、正弯修正、负弯修正、边部修正和喷淋修正实现，因此所述冷轧修正量具体包括倾斜修正量、正弯修正量、负弯修正量、边部修正量和喷淋修正量。

为确定准确的冷轧修正量，在本申请优选的实施例中，根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，具体为：

根据所述预设数学模型的残余分量确定所述喷淋修正量。

如上所述，通过对冷轧辊缝修正量进行最小二乘法和线性回归算法处理，可确定最接近的预设数学模型，基于最接近的预设数学模型一次项的线性分量确定所述倾斜控修正量，基于二次项的线性分量确定所述正弯修正量和负弯修正量；基于四次项的线性分量确定所述边部修正量；基于残余分量确定所述喷淋修正量，从而确定准确的冷轧修正量，其中最小二乘法与线性回归算法为现有技术，具体过程不再赘述。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量的方式均属于本申请的保护范围。

步骤S105，根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制。

通过应用以上技术方案，根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，所述横向厚度数据是基于配置在所述热轧机中的凸度仪获取的；根据所述热轧辊缝修正量确定热轧修正量，所述热轧修正量具体包括弯辊修正量、轧辊倾斜修正量和喷淋冷却修正量；根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，所述板形数据是基于配置在所述冷轧机中的板形仪获取的；根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，所述冷轧修正量具体包括倾斜修正量、正弯修正量、负弯修正量、边部修正量和喷淋修正量；根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制，从而进一步提高了板带材的板形控制的控制效率。

为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。

本发明实施例提出了一种板带材的板形控制方法，应用于包括热轧机和冷轧机的板带材生产系统中，通过根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量；根据所述热轧辊缝修正量确定热轧修正量；根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量；根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量；根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制，从而进一步提高了板带材的板形控制的控制效率。

上述方法具体步骤如下：

步骤一，根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，所述横向厚度数据是基于配置在所述热轧机中的凸度仪获取的。

热轧机凸度的控制原理为:采用传统的反馈结构，在热轧机的出口侧装有测量横向带材凸度的凸度仪，它输出由其自身控制器处理后的凸度检测信号，然后再传到本系统的闭环凸度控制中，将凸度目标值与实际值相减求出凸度偏差，然后将此偏差值送给闭环控制功能块，该功能块将其转换为热轧机的辊缝修正量，输出到厚度控制柜。形成控制弯辊、倾斜和冷却喷淋的指令。这样凸度控制系统就可以通过控制机架工作辊弯辊来直接改变，而其间接改变则由可编程冷却喷淋技术控制工作辊的热凸度来实现，辊缝修正量的积累将引起轧机出口侧带材凸度朝着要求的方向变化。在带卷轧制期间，如果出现显形板形问题，可以通过手动干预调整弯辊量的大小来修正。

X射线凸度仪的主要优点是其辐射强度可通过改变X射线管的电压调节，因此可根据板带的实际规格选择合适的强度，能适应多品种轧制，而且可以获得很高的测量精度，同时响应速度也较快。

对中控制，对于热轧机后道工序冷轧机供来说，热轧机供给的合格的热轧卷首先是要满足热轧板厚差、凸度、楔形及表面质量合格的产品，所以对于热轧机对中控制的目的是在首先要保证热轧板凸度和楔形正常的前提下，消除热轧带材跑偏的问题。也就是说如果热轧料跑偏是由于带材楔形造成的，消除了带材楔形后跑偏就应该缓解，如果带材楔形在正常范围之内，为了消除带材跑偏而牺牲带材楔形指标，对后道冷轧工序是有害的。

(1)对中检测原理：在轧机机列设备上增加对射式对中检测装置，将其检测对中偏差信号传送至凸度控制系统，实现带材对中检测。

(2)对中控制原理：根据对中检测系统检测到的带材偏移信号，通过给厚控系统输出辊缝调偏信号，实现热轧板带对中控制。

(3)对中控制系统指标：在保证热轧板坯凸度及楔形正常的前提下，最终热轧板坯窜层整体在5毫米之内。

带材厚度突跳控制，通过激光测速仪检测热轧机出口速度波动来判断出口厚度波动，通过调整辊缝来消除带材突跳。

(1)带材厚度突跳检测：热轧机稳速轧制时，如果辊缝处厚度发生突跳，会引起出口速度突跳，通过激光测速仪实时检测出口速度波动可以判断辊缝处带材厚度的突跳，这种手段克服了测厚仪检测的滞后问题。

(2)带材厚度突跳控制:当凸度控制系统检测出辊缝厚度发生波动时，立刻给厚控系统发出辊缝调节指令，实现带材厚度突跳的控制。

(3)厚度突跳抑制指标:使热轧成品带材在凸度仪投入后带材96％长度内厚差控制在+/-1.0％以内

X射线凸度仪系统由硬件和软件两部分组成，如图2所示测量系统硬件组成包括控制柜、工程师站、操作显示屏、现场控制箱、C型架和冷却器组成。

(1)整个系统由机械部分，测厚仪器，电气控制及数据采集部分组成。

(2)机械部分由C型架及驱动机构组成；

(3)测量仪器由高压电源，X射线管，标样箱，电离室测量头组成，X 射线管浸在装满油的容器中，通过外部水冷机进行冷却；

(4)电气控制及数据采集部分：采用进口测厚仪中普遍采用的高速远程 PLC接口模块实现数据采集和控制，通讯方式为高速以太网，通讯线采用超五类线或光纤跳线，人机界面采用触摸屏。

凸度仪原理：凸度仪测量原理是采用三个X射线源，它们位于C型架下方，每一个射线源都产生一个射线束，在C型架上方沿着带材横向排列三个测量头，采用三点横移式，即中间点固定，两侧上面的射源和下面的检测头随着带材宽度的变化可以自动同步调整，测量板凸度数值。

X射线凸度仪软件功能如下：

(1)制作标准化曲线

利用标样箱中的标样可以制作标准化曲线。

1、做标准化的原因如下：

1)设备到现场第一次使用前；

2)更换X射线管、电离室、高压电源以后首次使用前；

2、标准化步骤如下：

1)在tm300_r5_2144画面，打开X射线；

2)打开daq_s7_2144画面；

3)将凸度仪退出至安全位置(确保测试位置无外物遮挡)；

4)如图3所示，在“OS测厚仪”菜单下点击“样片组1”左侧增减按钮，选择0。

5)点击“测量”按钮。正在测量指示灯由暗红变为红色，表示正在测量。测量完成指示灯熄灭。

6)测量完成后点击左侧向上按钮，右侧数字显示1；H输入框输入0.1 (内部样片厚度为0.1mm)。重新点击，完成样片1测量。

7)同样方法选择数字2，H输入框输入1(内部样片厚度为1mm)。点击测量完成样片2的测量。

8)从样片3开始为外部样片。将准备好的外部样片(必需为同一合金，从薄到厚排列)。将选择好的外部样片放入测头上方，在H输入框输入外部样片厚度，点击测量。

9)同样方法完成所有样片测量。

10)在画面下方样片组1样片数输入域中输入外部样片所有数量(即样片数减2)。

11)确认所有测量无误后，点击画面上方“存盘”按钮。然后点击“下载”按钮，下载指示灯变绿表示正在下载。

12)标准化完成。

13)在tm100界面“标准化”菜单点击“OS更新显示”，所做标准化曲线即可显示。

14)同样方法完成DS测厚仪，C测厚仪标准化，其中OS表示右侧， DS表示左侧，C表示中心线。

(2)合金补偿

不同的合金对X射线的吸收系数是不同的，取另一种合金的若干块外部标样进行标定，计算出相对标准曲线的补偿系数，存入控制器中。当要测量该种合金时，只需输入合金号，就可以自动进行补偿。

1、做合金补偿的原因：

更换轧制带材牌号。

2、做合金补偿步骤：

1)在主页面中确认“合金补偿”没有投入(即为灰色)，如图4所示。

2)在“操作”界面，打开快门(红色)，然后在“主页面”打开“射线”；

3)在“合金补偿”界面点击“OS合金补偿”输入补偿合金型号，然后点击确定按钮，在下一步弹出对话框中输入第一块需要测量样片的厚度(单位为μm)放上第一块样片，点击“测量”，红灯亮。测量完成红灯灭。然后放上第二块样片，输入厚度，依次测量。

4)做1到2个样片即可。

5)同样的方法完成DS合金补偿，C合金补偿。

6)补偿完成后在“补偿功能”界面中的合金号列表中选择所做的补偿合金号。

(3)校对

X射线管及测量头的温飘和时飘是造成测量不准确的主要原因。校对功能是在正式测量前将接近目标厚度的标样测量一次，和作标准化时保存的值进行比较，计算出一个补偿系数，进行补偿，以克服温飘和时飘的影响。

凸度测量系统根据实际测量的横向厚度信号，经过计算，将其转换为控制上需要的反馈信号，输出信号有以下几种：

(1)中线厚度偏差：

中心线厚度偏差的百分数，±100％输出＝±5％，(可现场配置)；

(2)凸度：

凸度可以表示为下面公式：

其中：hc–横截面中部厚度

he1–距边部距离e处的截面厚度

he2–距另一个边部距离e处的截面厚度

e可取50、100、150mm，对应的凸度分别表示为C50、C100、C150。

凸度±100％输出＝±2％，(可现场配置)；

(3)楔度：

楔度可以表示为下面公式：

楔度±100％输出＝±2％，(可现场配置)。

凸度仪使用方法如下：

如图5所示为X射线凸度仪主页面示意图，进入操作页面，

1)确定C架电机、伺服电机和对中电机已合闸，点击C型架进退开关，移动X射线C型架，使测量头在带材中间位置；

2)返回主画面；

3)开启X射线源：点击“OS/C/DS射线”按钮，射线按钮由灰色变为红色，X射线源开启；

4)设定测量厚度：点击“设定厚度”的数字对话框，系统会弹出一个数字输入键盘，输入需要测量厚度(由于凸度仪系统和AGC通讯，正常生产时不用手动输入厚度)；

5)合金补偿：确认做过和需要测量的钢板相同牌号样片的合金补偿，并选择正确的合金牌号先点击“合金补偿”按钮(按钮变为绿色)。

6)测量：点击“测量”按钮，测量按钮由灰色变为绿色，凸度仪进入测量状态，“测量厚度”显示框会显示实际测量厚度。

7)校验方法：将凸度仪退出测量位(确保测量头无外物遮挡)，点击校验，自动完成校验(在每次C型架退到位时会自动完成内部校验)。

8)在“带材宽度”，“边部宽度”处输入要测量带材的宽度和边部测量宽度，点击“边侧头在线”，“对中在线”按钮，C型架内伺服电机和对中电机会自动走到所输入的宽度处。注意：当系统断电，重启PLC或其他异常情况发生时，显示宽度可能于实际宽度不符，这时点击“边侧头离线”，“对中离线”按钮，C型架内伺服电机和对中电机会走到最大处，并自动重新标定宽度。

步骤二，根据所述热轧辊缝修正量确定热轧修正量，所述热轧修正量具体包括弯辊修正量、轧辊倾斜修正量和喷淋冷却修正量；

(1)机械板凸度

一般情况下轧机在轧制压力的作用下产生的辊缝弯曲称为机械板凸度，表示为：

Cri＝aF·Fi+aFB·FBi+aCR·CRi

其中：Cri:i机架出口侧带材凸度

Fi:i机架轧制力

FBi：i机架弯辊力

CRi：i机架轧辊凸度值

aF：轧制力对凸度的影响系数

aFB：弯辊力对凸度的影响系数

aCR：轧辊凸度对凸度的影响系数

(2)带材板凸度

在机械板凸度下对应的带坯凸度称为带材板凸度，表示为：

Ch＝ζ·CRi+η·(h/H)CH

其中Ch：带坯出口板凸度

CRi：轧机机械板凸度

ζ：(轧辊)机械板凸度转移系数

CH：带坯入口板凸度

η：(道次)凸度遗传系数

(3)带材板凸度的控制手段

(1)和(2)的公式表明，当调整轧制力、弯辊力和轧辊热凸度时，可使轧机的机械板凸度发生相应的变化进而可影响带坯的凸度，带材板凸度的控制手段主要有下面几种。

1)弯辊调节：

工作辊弯辊尽管有效的调整范围较小，但可在线调整轧辊辊缝的断面形状，且响应速度快，这使得弯辊成为凸度控制中非常重要的执行机构，主要用于在线凸度和平直度控制。

2)轧辊倾斜：

工作辊倾斜对于调整楔形板坯断面形状是最直接而且最有效的调整方式。

3)喷淋冷却：

另一种可改变辊缝形状的方法是工作辊分段冷却。它用于控制工作辊全长上的冷却和温度分布，同时可以保持辊形在轧制状态下的稳定，其缺点是改变辊凸度的时间较长。

4)工作辊辊形原始凸度调整：

通常采用离线工作辊磨辊时调整磨辊的凸度值。

步骤三，根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，所述板形数据是基于配置在所述冷轧机中的板形仪获取的。

具体的，板形仪包括测量辊，测量辊由实心钢轴组成，辊的四周安装了压力测量传感器，外部由钢环覆盖。测量传感器嵌在不同的测量压域内，沿着测量辊均匀分布。每个测量区有4个传感器，以相隔90°的位置安装。测量辊每52mm分为一个区域，共25个区域。因此，测量辊每转一周，就可以对带材应力分布进行四次测量，由于所有区域内的传感器与轧制方向成直角排成直线，可以对带材进行模拟测量。因为在测量期间，测量辊是转动的，因此采用了滑环装置，用于将测量辊测得得电讯号传出去和对传感器激励。辊激励频率2000Hz，1.2A,PPV230V。测量辊安装在轧机转向辊的位置上，代替原来的转向辊，测量的末端还有一个脉冲发生器，产生1024/r·min^-1和 1/r·min^-1同步脉冲，同时输出3.4mV/r·min^-1的速度检测信号。

测量辊的检测原理：通过测量辊各个测量区测出带材张力作用在板形测量辊测量区上的径向力与设定的带材平均张力比较，可以反映出带材的平直度，良好的带材平直度必须具有相同的轧制延伸，而一般情况下，在横向上很难达到全部相同的延伸，延伸差越大，则平直度越差，虽然在轧制时，带材承受相当大的张力，而用肉眼看到的带材是平直的，但实质上带材沿横向的应力分布不匀，一旦带材张力减小或消失，带材即出现浪形或瓢曲。

应力测量原理：测量辊是根据应力计的原理制成的。每52mm分为一个区段，各区域相互是分开的。各个测量区段感应到上午正压力的大小仅仅同这一区段上的窄带材的拉应力和包角有关。

如图6所示为测量辊径向压力原理示意图，设n个区段的带材张力平均值为

平均径向压力为

平均横截面积为

则

根据下图显然有：

于是应有:

第i区域窄带长度与带材平均长度的相对差值ΔL_i/L为

当A_i＝A时，有：

式中：I_i—板形值；

E—带材弹性模量；

A_i—第i区域窄带的横截面面积。

在测量的动态过程中，每个区段F_i是可以通过测量辊测量出来的。

A_i＝W_iXT_i(宽度X厚度)是根据工艺要求预先设定的。sinα/2是个基本不变的固定量，而且可以由计算机进行适当的补偿，所以通过一定的计算程序，可以立即求出σ_i,Δσ_i，I_i等量。可见板形仪成功的关键在于每个环节上F_i测量的准确性。

板形仪对于自动测量和控制板形具有非常良好的效果,但必须正确地使用，包括：

(1)张力必须稳定

测量辊测出正压力值,以及根据公式计算出的I值，同Si(板带张力) 成一定的比例。由于冷轧机没有张力控制仪器，不能直接引用张力反馈的实际信号，只能间接地引用张力给定的电压信号作为实际张力来进行计算。因此轧机电控系统的任何张力波动，特别是升降速时，动态补偿的好坏都直接影响到测量控制的效果，影响到直方图显示的I值的真实性。注意经常检查，轧机控制系统张力的波动应小于5％。

(2)板带必须对中

板形仪测量辊最大测量宽度1 300mm，测量区域的划分是从测量辊，即轧机板带中心线开始计算。当实际轧制板带不足1 300mm，板形仪中心计算机将根据主操作手打入的板宽进行计算，自动关闭没有板带的非测量区对超过52/2不足52mm，即带材没有被全部覆盖的区域需进行边部补偿。这些区域的测量值被调整后，可以反映区域的实际覆盖量。补偿由跟踪球或操作键盘触发。补偿的最小覆盖极限也由跟踪球在系统启动时设定。由于这种补偿是从带材中心开始计算的，所以带材在轧制过程中不允许跑偏。对中误差应小于2mm。

(3)楔形

板形控制的最根本目的，是通过弯辊、倾斜、喷淋等手段，使轧机工作辊的辊缝形状同来料板形相谐调。由于冷轧过程中，轧制材料横向基本上不变形，仅考虑纵向上的压延加工。当辊缝形状同来料板形相一致时，生产出的板片是平整的，没有波浪。因此来料形状的好坏同生产的最终板形有极大关系。根据经验,要求来料基本对称，中凸度0.5％～2％，30m纵向凸度变化率小于1％。来料中的楔形和负凸度，即通常说的凹形(骨棒形),板形仪是无法进行控制的。如果由于轧辊倾斜或是卷取机轴的绕度变化引起的楔形，可以通过楔形补偿，进行适量的调整。这个补偿量比较小。

(4)包角

包角在空卷和满卷时是不同的。这个包角的变化将影响I值的计算。板形仪能自动计算，对包角进行补偿。但需准确地输入轧制参数，如出口厚度(误差小于2％)、空卷直径、轧制线速度、轧机的几何尺寸等。但有时特别是在0.5mm以下薄板，高速轧制时，测量辊打滑，使测量的线速度失真，包角补偿不够准确。

(5)凸度补偿

由于卷取机套筒中凸度或是卷材中凸度的影响，会使卷中部凸度越来越大，使中部的板带越拉越紧。为消除中凸度对测量带来的影响，可以采用凸度补偿曲线。

(6)温度补偿

考虑到卷材的外部和中部、边部和中部温度变化的不同，轧制中各个道次温度变化不一样，可以进行适当的温度补偿。根据实测连续轧制4个道次，卷表面温度可达108℃,10min后抽辊测量，上工作辊温度58℃，油温31℃。为了保证轧辊的冷却效果，应使冷却剂与工作辊表面温度相差(15～35)℃。

(7)目标曲线

由于来料情况不同，或是根据客户的需要，或是根据生产的实际情况，如裂边，波浪楔形，可选择不同的目标曲线组织生产。板形仪可以存贮近50 条目标曲线，供操作手选择。目标曲线的制作由工艺工程师根据工艺要求确定参数，由电气工程师输入，操作手选用。目标曲线的选用分为两个参数：一是形状，即目标曲线号。二是幅值，即弯曲的曲率。幅值的增减，一般为产品越薄的道次幅值逐渐加大。实际测量曲线减去目标曲线之差即为控制系统的修正函数。所以，改变了目标曲线，即改变了控制函数。

(8)合金系数

同一材料在轧制过程中，随着冷作硬化量的加大，材料特性发生了变化，不同的材质，具有不同的特性。材料的合金系数，即为适应这种情况而定的修正系数。一般情况下，硬质合金材料系数大，轧制道次越多合金系数越大，选择范围5～20。产生的效果，合金系数选择大，将使控制函数(弯曲、倾斜)修正量按比例加大，严重情况下会产生振荡，太小了又使控制效果不明显。

(9)冷却剂用量的选择

板形仪将根据宽度自动关闭带宽以外的喷嘴。根据冷却剂量的选择决定同一时刻应打开的选择冷却喷嘴数，根据板形仪测量计算的结果决定优先打开哪几个喷嘴。因此，冷却剂量的选择是很重要的。一般的选择范围是 30％～65％。厚板和宽板冷却剂量选择大，薄板和窄板冷却剂量选择小。冷却剂量的选择还应同正负弯辊的控制情况综合考虑。因为冷却量的大小，影响到工作辊的弯曲变形。如轧制采用正弯(一般30％～70％选择量)，弯曲量比较大，但仍觉得不够理想，需要继续加大弯曲量，此时可适当减少冷却量，如从50％下降到35％，立即可以看出正弯修正控制量下降，板片质量提高。负弯时反之。

步骤四，根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，所述冷轧修正量具体包括倾斜修正量、正弯修正量、负弯修正量、边部修正量和喷淋修正量；

具体的，如图7所示，从测量辊出来的信号，经过MCU处理(包括滤波、整形、A/D转换)，进入主计算机数据总线。在计算机内部进行一系列处理并进行各种测量补偿,如对中、温度、楔形、凸度、包角等,然后同目标曲线相比较得出差值信号进入FCU平直控制信号处理单元根据最小平方和线性回归法则,同原存在计算机中的数学模型进行比较,找出一次项:y＝ ax的线性分量作为冷轧机组倾斜控制的修正信号找出二次项:

的线性分量作为冷轧机组正弯和负弯控制的修正信号。找出四次项:

的线形分量作为冷轧机组边部控制的修正信号)。剩余的残余分量将通过调整自动喷淋系统来解决。倾斜和自动弯辊能解决板形误差的85％(>015mm 板片)。计算机贮存有16个不同的数学模型:LB 0 i＝xⁱ(i＝1,2,3,…,9)

LB 10＝5％宽度边部补偿

LB 11＝10％宽度边部补偿

LB 12＝15％宽度边部补偿

LB 13＝co s〔π(1+x)〕

LB 14＝co s〔2π(1+x)〕

LB 15＝1.5e^{-2(1-abs(x1))}xcos(2πx)

LB 16＝1.5e^{-3(1-abs(x1))}xcos(3πx)

如图8所示为冷却控制原理示意图，对于冷轧机机械执行机构不能校正的板形平直度误差，将由工作辊冷却控制系统进行处理。由板形测量系统测出的板形平直度误差用最小二乘方法计算倾斜和弯曲误差。板形平直度误差减去倾斜和弯曲误差的可修正部分以后，得到的剩余误差外形用冷却控制消除(借助于程序设计装置修正)。对这个冷却误差进行滤波，打开应力最小的区段上规定数目的喷嘴。

轧机冷却控制分1/3区和2/3区控制。1/3区为基本冷却，主要用于上、下工作辊。2/3区选择冷却,有选择地冷却上、下支撑辊和上、下工作辊。1/3区共25个喷嘴(上、下共50个)，每个喷嘴控制52mm，共计1 300mm,由13个手动按钮分段控制。当实际板宽小于1 300mm时，可关掉边部的喷嘴。2/3区共50个喷嘴(上、下100个)，每个喷嘴控制52mm，共1 300mm，由25个输出继电器分段控制(一只继电器控制上、下两排2只喷嘴阀，4只喷嘴)。

步骤五，根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制。

板形控制过程如下：

1、工艺泵合闸

如图9所示，在主画面中点击“工艺泵控制”菜单，打开工艺泵控制画面。画面包含3台工艺润滑泵的启停控制，用户根据实际需要启动相应数量的工艺泵电机。若远程泵站打在检修位置，则在画面上做出相应显示。

2、目标曲线设定

在下方菜单中中点击“目标设定”菜单，打开目标设定画面。目标设定画面包含用户需求的目标曲线。

3、主画面

所有设备就绪后即可进行生产。点击画面下方“主画面”按钮进入主画面。用户在此画面可以监控生产过程中的各种主要数据。

4、测试

用户若需要手动测试各个阀体状态时，可以点击“测试”按钮进入测试画面进行查看。

5、报警信息查询

若系统出现故障，点击画面下方“报警”按钮进入故障报警信息查看页面。此页面可以显示泵站及电机检测元件现在的状态。点击“故障记录”按钮，可以查询故障发生时间、故障点、故障原因等信息。

为了达到以上技术目的，本申请实施例还提出了一种板带材的板形控制装置，应用于包括热轧机和冷轧机的板带材生产系统中，如图10所示，所述装置包括：

第一确定模块901，用于根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，所述横向厚度数据是基于配置在所述热轧机中的凸度仪获取的；

第二确定模块902，用于根据所述热轧辊缝修正量确定热轧修正量，所述热轧修正量具体包括弯辊修正量、轧辊倾斜修正量和喷淋冷却修正量；

第三确定模块903，用于根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，所述板形数据是基于配置在所述冷轧机中的板形仪获取的；

第四确定模块904，用于根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，所述冷轧修正量具体包括倾斜修正量、正弯修正量、负弯修正量、边部修正量和喷淋修正量；

控制模块905，用于根据所述热轧修正量和所述冷轧修正量对所述板形进行控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种板带材的板形控制方法，应用于包括热轧机和冷轧机的板带材生产系统中，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸度仪为X射线凸度仪，在根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量之前，还包括：

移动所述C架电机至测量位；

基于测量指令获取所述横向厚度数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定所述X射线凸度仪中C架电机、伺服电机和对中电机已合闸之前，还包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述热轧机出口的热轧板带材的横向厚度数据确定热轧辊缝修正量，具体为：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述板形仪中的测量辊包括多个测量区段，在根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量之前，还包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述冷轧机出口的冷轧板带材的板形数据与预设目标板形数据确定冷轧辊缝修正量，具体为：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述冷轧辊缝修正量确定冷轧修正量，具体为：

根据所述预设数学模型的残余分量确定所述喷淋修正量。

8.一种板带材的板形控制装置，应用于包括热轧机和冷轧机的板带材生产系统中，其特征在于，所述装置包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1-7任一项所述的板带材的板形控制方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1-7任一项所述的板带材的板形控制方法。